Список
Если у веревки есть один конец, значит, у нее должен быть и другой.
Закон Микша
(Прикладная Мерфология)
В общем случае под списком понимается линейно упорядоченная последовательность элементов данных, каждый из которых представляет собой совокупность одних и тех же полей. Упорядоченность элементов данных может быть двоякой:
- элементы списка располагаются последовательно как в структуре представления, так и в структуре хранения – список такого типа называется последовательным;
- порядок следования элементов определяется с помощью специальных указателей, которые расположены в самих элементах и определяют их соседей справа и/или слева – подобные списки называются связными.
Последовательные списки
Если количество элементов в списке постоянно, то в зависимости от их типа список вырождается в вектор, массив, структуру или таблицу. Отличие списка от этих структур данных – в длине. Для списков она является переменной. Поэтому программист, разбираясь с самими списками, должен уделить внимание тому, каким образом ему следует выделять память для хранения списка. Обычно языки высокого уровня имеют соответствующие средства в отличие от языка ассемблера. При написании программы на ассемблере программист должен уметь напрямую обратиться к операционной системе для решения проблемы динамического управления памятью.
В примерах мы будем использовать соответствующие функции API Win32 как более современные, хотя для общего случая это не принципиально. В MS DOS имеются аналогичные функции (с точки зрения цели использования) – это функции 48h, 49h, 4ah прерывания 21h. Вопрос динамического управления памятью в силу своей важности в контексте настоящего рассмотрения требует особого внимания.
Отличие последовательных списков от связных состоит в том, что добавление и удаление элементов возможно только по концам структуры. В зависимости от алгоритма изменения различают такие виды последовательных списков, как стеки, очереди и деки. Эти виды списков обычно дополняются служебным дескриптором, который может содержать указатели на начало и конец области памяти, выделенной для списка, указатель на текущий элемент.
Зачем нужен, к примеру, стек? Необходимость использования своего стека в программе вполне вероятна, хотя бы исходя из того, что элементы, для хранения которых он создается, могут иметь размер, отличный от 2/4 байта.
Важно понимать, что внутренняя структура элемента практически не зависит от типа последовательного списка. Списки отличает набор операций, которые производятся над ними. Поэтому рассмотрим их отдельно для каждого типа последовательного списка.
Стек
Стек – последовательный список, в котором все включения и исключения элементов производятся на одном его конце – по принципу LIFO (Last In First Out – последним – пришел первым ушел). Для стека определены следующие операции:
- создание стека;
- включение элемента в стек;
- исключение элемента из стека;
- очистка стека;
- проверка объема стека (числа элементов в стеке);
- удаление стека.
Создание стека должно сопровождаться инициализацией специального дескриптора стека, который может содержать следующие поля: имя стека, адреса нижней и верхней границ стека, указатель на вершину стека.
Иллюстрацию организации и работы стека произведем на примере задачи, анализирующей правильность согласования скобок в некотором тексте. Причем условимся, что скобки могут быть нескольких видов: (), {}, [ ], <>. Программа реализована в виде приложения Win32 с использованием функций API Win32 для работы с кучей (из нее выделяется память для стека).